-
Die
Erfindung betrifft eine Leiterplatte mit mindestens einem starren
und mindestens einem flexiblen Bereich, mit einer ein- oder beidseitig
kupferkaschierten oder mit Leiterbahnen versehenen starren Einzellage,
mit einem Klebemedium und mit mindestens einer Kupferfolie, wobei
im starren Bereich keine flexible Einzellage zwischen dem Klebemedium
und der Kupferfolie vorgesehen ist, so daß die Kupferfolie direkt mittels
des Klebemediums auf der starren Einzellage befestigt ist, und wobei
im flexiblen Bereich auf der Innenseite der Kupferfolie eine Isolationsschicht
unmittelbar auf der Kupferfolie aufgebracht ist. Daneben betrifft
die Erfindung noch ein Verfahren zur Herstellung einer solchen starr-flexiblen
Leiterplatte.
-
Schon
seit vielen Jahrzehnten werden gedruckte elektrische Schaltungen
beispielsweise in elektrischen Geräten und in Kraftfahrzeugen
zur elektronischen Regelung und Steuerung eingesetzt. Es handelt
sich hierbei üblicherweise
um starre Leiterplatten, die einerseits diskrete Bauelemente und hochintegrierte
Bausteine elektrisch miteinander verbinden und andererseits als
Träger
derselben fungieren. Die Leiterplatten bestehen zumeist aus einer oder
mehreren Einzellagen von glasfaserverstärkten, ausgehärteten Epoxidharzplatten,
die zur Ausbildung von Leiterbahnen bzw. Leiterbildern ein- oder
beidseitig kupferkaschiert sind. Bei mehrlagigen Leiterplatten sind
die einzelnen Ebenen bzw. die auf den Einzellagen angeordneten Leiterbahnen
durch metallisierte Bohrungen in der Leiterplatte miteinander elektrisch
verbunden.
-
Seit
ca. 30 Jahre werden neben rein starren Leiterplatten auch gedruckte
Schaltungen eingesetzt, die nebeneinander starre und flexible Bereiche aufweisen;
sogenannte starr-flexible Leiterplatten. Durch das Vorsehen von
flexiblen Bereichen kann eine größere Anzahl
von starren Leiterplatten in nahezu jeder gewünschten räumlichen Anordnung ohne Steckerleisten
oder Verdrahtungen mechanisch und elektrisch miteinander verbunden
werden. Darüber
hinaus bieten die flexiblen Bereiche die Möglichkeit, mehrere starre Leiterplattenbereiche
so "übereinander
zu falten", daß eine große Leiterplattenfläche und
damit auch eine Vielzahl von auf den Leiterplatten angeordneten
diskreten Bauelemente auf einem relativ kleinen Raum untergebracht
werden können. Die
flexiblen Bereiche bestehen normalerweise aus dünnen Polyimidfolien, die ebenfalls
ein- oder beidseitig kupferkaschiert sind.
-
Derartige
starr-flexible Leiterplatten werden gewöhnlich aus übereinander liegenden starren
und flexiblen Einzellagen aufgebaut, die sich über die gesamte Schaltung erstrecken
und mit Hilfe eines Klebemediums miteinander verklebt und verpreßt sind (
EP 0 408 773 B1 ).
Es handelt sich hierbei um unbiegsame (z. B. glasfaserverstärktes Epoxidharz) und
biegsame Isolationsträger
(z. B. Polyimidfolie) mit ein- oder zweiseitigen Kupferkaschierungen,
in die die Leiterbahnen geätzt
werden. Die Form der starren Lagen legt den starren Teil der Leiterplatten fest.
Die flexiblen Bereiche der Leiterplatten werden dadurch hergestellt,
daß man
in diesen Bereichen ein Teilstück
der starren Lagen in mehreren Verfahrensschritten entfernt.
-
Als
Klebemedium kann sowohl eine flüssiger bzw.
fliesfähiger
Kleber, der beispielsweise per Siebdruck aufgetragen wird, als auch
eine Folie verwendet werden, die klebende Eigenschaften aufweist.
In der Praxis werden neben reinen Klebefolien insbesondere sogenannte
Prepregs verwendet. Ein Prepreg bestehen aus einem harzgetränkten Glasfasergewebe,
wobei das Harz nicht vollständig
polymerisiert ist. Unter Druck und Wärme verflüssigt sich das Harz und bewirkt
beim anschließenden
Aushärten eine
Verklebung mit den angrenzenden Einzellagen Neben derartigen "normalen" Prepregs gibt es
auch sogenannte no-flow Prepregs, bei denen die Fliesfähigkeit
reduziert ist. Daneben werden als Klebemedium auch sogenannte Verbundfolien
verwendet, die aus einer beidseitig mit Kleber versehenen flexiblen Kunststoffolie
bestehen. Im Rahmen dieser Erfindung sollen sowohl Kleber als auch
die zuvor beschriebenen Folien – Klebefolien,
Prepregs, no-flow Prepregs und Verbundfolien – unter dem Begriff Klebemedium
verstanden werden.
-
Aus
der
EP 0 408 773 B1 ist
ein Verfahren zur Herstellung starr-flexibler Leiterplatten bekannt, bei
dem vor dem Laminieren der Einzellagen zur Gesamtschaltung aus der
starren Einzellage ein Teilstück
ausgestanzt wird, das entsprechend der Größe und der gewünschten
Position des flexiblen Bereichs angeordnet ist. Dieses Teilstück der starren
Einzellage wird anschließend
möglichst
paßgenau
wieder in die Einzellage eingesetzt, wobei die Verbundfolie im flexibel
gewünschten
Bereich der Leiterplatte eine Aussparung aufweist, so daß das zuvor
ausgestanzt und wieder eingesetzte Teilstück der starren Einzellage in
den nachfolgenden Verfahrensschritten nicht mit der Verbundfolie
verklebt. Nach dem Laminieren muß das Teilstück während des
weiteren Fertigungsprozesses hermetisch abgedeckt werden, um Metallisierungen
auf dem flexiblen Bereich und dem Übergang zum starren Bereich
zu verhindern. Diese Abdeckung ist aufwendig und teuer, wobei trotz
großer Sorgfalt
Beschädigungen
auftreten können,
die zu einem irreparablen Fehler führen, so daß die betroffene Leiterplatte
nicht mehr verwendet werden kann.
-
Ein
anderes Verfahren zur Herstellung starr-flexibler Leiterplatten
ist aus der DE-AS 26 57 212 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren
wird vor dem Verpressen der Einzellagen in den starren Außenlagen
auf der der flexiblen Innenlage zugewendeten Seite entlang der Trennungslinie
von starrem und flexiblem Bereich der Leiterplatte eine Nut (Vornut)
hergestellt, wobei die Nuttiefe so gewählt wird, daß die Außenseite
der starren Lagen unverletzt bleibt. Die Verbundfolie, mit deren
Hilfe die Einzellagen verklebt werden, wird über dem flexiblen Bereich der
Schaltung ausgeschnitten, so daß ein
Verkleben der starren Außenlage über dem
zukünftigen flexiblen
Bereich nicht erfolgt. Zusätzlich
werden häufig
Trennfolien eingelegt, die ein Fließen der Verbundfolien beim
Verpressen verhindern. Nach dem Verkleben der Einzellagen und nach
dem Ausbilden der Leiterbilder auf den Außenlagen wird dann zur Herstellung
des flexiblen Bereichs von der Außenseite der starren Lage entlang
der Trennungslinie von starrem und flexiblem Bereich der Schaltung
eine weitere Nut (Hauptnut) gefräst,
wobei diese Nut und die zuvor bereits ausgebildete Vornut zueinander ausgerichtet
sind, so daß das
ausgefräste
Teilstück aus
der starren Einzellage entfernt werden kann.
-
Unabhängig von
der Art und Weise, wie das Teilstück der starren Einzellage aus
dem flexibel gewünschten
Bereich der Leiterplatte entfernt wird, weist die aus der
EP 0 408 773 B1 bekannte
starr-flexible Leiterplatte den Nachteil auf, daß ganzflächig eine relativ teure flexible
Einzellage (Polyimidfolie) verwendet wird, die eigentlich nur für den verhältnismäßig kleinen
flexiblen Bereich benötigt
wird. Dies führt
dazu, daß je
nach Form der Leiterplatte bis zu 75 % oder mehr der teuren Polyimidfolie "verschwendet" werden.
-
In
der Regel werden starre-flexible Leiterplatten, die eine Fläche von
einigen 10 cm2 bis einigen 100 cm2 aufweisen nicht einzeln hergestellt, sondern
es sind eine Mehrzahl derartiger Leiterplatten nebeneinander in
einer starren Platte angeordnet, die allgemein als Nutzen bezeichnet
wird. Ein derartiger Nutzen weist typischerweise eine quadratische oder
rechteckige Fläche
mit Seitenlängen
von beispielsweise 40 bis 80 cm auf. Aus einem derartigen Nutzen
können
dann typischerweise 20 bis 30 fertig hergestellte Leiterplatten
ausgestanzt werden. Der Vorteil der Verwendung derartiger Nutzen
im Vergleich zur Verwendung einzelnen Leiterplatten bei der Herstellung
besteht darin, daß die
Nutzen einfacher auf einem Arbeitstisch eingespannt werden können und
mit einer Einspannung gleichzeitig mehrere Leiterplatten hergestellt
werden können.
-
Da
bei einem derartigen Nutzen die flexible Einzellage in der Regel
ebenfalls die Abmessungen des Nutzens aufweist, wird dadurch der
Anteil der "verschwendeten" teuren Polyimidfolie
sogar noch erhöht,
da die Polyimidfolie auch in den Zwischenbereichen zwischen den
einzelnen Leiterplatten vorhanden ist. Diese Zwischenstücke werden
nach dem Ausstanzen der Leiterplatten aus dem Nutzen weggeschmissen.
-
Aus
den zuvor genannten Gründen
ist bereits mehrfach vorgeschlagen worden, die relativ teure Polyimidfolie,
die sich jedoch in der Praxis sehr bewährt hat, durch andere kostengünstigere
flexible Einzellagen zu ersetzen. Aus der
DE 41 03 375 C1 ist eine
starr-flexible Leiterplatte bekannt, bei der anstelle einer separaten
Verbundfolie und einer separaten Polyimidfolie nur eine Lage aus
einem speziellen Fließstoff-
oder Papier-Prepreg verwendet wird. Dieses Fließstoff- oder Papier-Prepreg
wird direkt und vollflächig
schaltungsseitig auf die gesamte starre Einzellage aufgelegt. Auf
dieses spezielle Prepreg wird dann ebenfalls vollflächig eine
Kupferfolie aufgebracht. Um ein Festkleben des zu entfernenden Teilstücks der
starren Einzellage an dem speziellen Prepreg zu verhindern, wird
eine Trennschicht auf der dem Prepreg zugewandten Seite des Teilstücks aufgebracht.
Eine ähnliche
starr-flexible Leiterplatte ist auch aus der
DE 42 06 746 C1 bekannt,
bei der ebenfalls anstelle einer teuren flexiblen Einzellage ein preisgünstigeres
dünnes
Prepreg verwendet wird, das auch nach dem Aushärten noch gebogen werden kann.
Auch bei dieser Leiter platte ist im flexibel gewünschten Bereich zwischen der
starren Einzellage und dem Prepreg vor dem Verpressen eine Isolierfolie
eingelegt.
-
Die
DE 41 31 935 A1 beschreibt
eine starr-flexible Leiterplatte, die ausschließlich aus einem an sich starren
Leiterplattenmaterial besteht, so daß gänzlich auf eine teure Polyimidfolie
verzichtet worden ist. Bei dieser bekannten Leiterplatte, die jedoch
nur eine begrenzte Anzahl von Biegbeanspruchungen aushält, weist
das starre Leiterplattenmaterial im flexibel gewünschten Bereich eine deutlich
geringere Dicke auf. Diese Leiterplatte, die zwar relativ einfach
und kostengünstig
hergestellt werden kann, ist in ihrem Einsatzbereich zum einen durch
die nur begrenzte Flexibilität
eingeschränkt,
zum anderen nicht für
komplexere Schaltungen mit mehreren Leiterbahnenebenen geeignet.
-
Auch
aus der
DE 40 03 345
C1 ist eine starr-flexible Leiterplatte bekannt, die im
wesentlichen nur im flexibel gewünschten
Bereich eine flexible Polyimidfolie aufweist. Dabei ist die Polyimidfolie auf
der der Kupferfolie zugewandten Seite mit einer flexiblen Klebeschicht
und auf der der starren Einzellage zugewandten Seite mit zwei am
Rand angeordneten dünnen
Klebestreifen versehen. Die Breite und die Lage der dünnen Klebestreifen
muß dabei
so gewählt
werden, daß ein
Festkleben des zu entfernenden Teilstücks der starren Einzellage
an den Klebestreifen verhindert wird. Da die dünnen Klebestreifen häufig nur
eine Breite von 1 mm oder weniger aufweisen ist die Vorfertigung
der Polyimidfolie mit den Klebestreifen auf der einen Seite und
der Klebeschicht auf der anderen Seite relativ zeitaufwendig. Darüber hinaus
ist es auch erforderlich, daß die
so präparierte Polyimidfolie
sehr genau auf der starren Einzellage positioniert wird, da es sonst
ebenfalls zu einem Festkleben des zu entfernenden Teilstückes der
starren Einzellage kommen kann. Eine Leiterplatte, die nur im flexiblen
Bereich eine Polyimidfolie als flexible Einzellage aufweist, ist
auch aus der
US 5,723,205
A bekannt.
-
Aus
der
DE 33 02 857 A1 ist
eine eingangs beschriebene Leiterplatte bekannt, die im starren
Bereich keine flexible Einzellage aufweist. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
weist die bekannte Leiterplatte eine starre Einzellage auf, auf
der mittels eines vollflächigen
Klebers eine Metallfolie aufgebracht ist. In dem später flexiblen
Bereich der Leiterplatte ist zum einen die Metallfolie mit einer Kunststoffolie
abschnittsweise beschichtet, sind zum anderen in dem später flexiblen
Bereich auf der starren Einzellage Klebestreifen aufgebracht. Durch
die Klebestreifen wird beim Herstellen der starrflexiblen Leiterplatte,
d. h. beim Entfernen der Teilbereiche der starren Einzellage aus
dem flexiblen Bereich der Leiterplatte, ein unerwünschtes
Anhaften der Teilbereiche an dem Kleber verhindert.
-
Bei
der bekannten Leiterplatte ist die Vorfertigung der dünnen Klebestreifen
sowie das paßgenaue
Aufbringen der Klebestreifen auf der starren Einzellage relativ
zeitaufwendig. Darüber
hinaus muß auch
die bevorzugt als Polyimid-Folie
ausgebildete Kunststoffolie sehr genau auf dem Prepreg positioniert
werden, damit sie ihre Funktion als Trägerfolie für die Metallfolie im flexiblen
Bereich erfüllt.
Aus diesem Grund ist bei der aus der
DE 33 02 857 A1 bekannten Leiterplatte vorgesehen,
daß die
Abmessungen der Kunststoffolie etwas größer als der flexible Bereich
gewählt
werden, so daß die
Ränder
der Kunststoffolie in den starren Bereich hineinragen.
-
Der
vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine eingangs
beschriebene starr-flexible Leiterplatte zur Verfügung zu
stellen bzw. ein Verfahren zur Herstellung einer solchen starr-flexiblen
Leiterplatte anzugeben, bei der zum einen auf die Verwendung teurer
flexibler Einzellagen verzichtet wird, die zum anderen jedoch möglichst einfach,
schnell und damit kostengünstig
hergestellt werden kann.
-
Die
zuvor genannte Aufgabe ist bei der eingangs beschriebenen Leiterplatte
zunächst
und im wesentlichen dadurch gelöst,
daß das
Klebemedium im flexiblen Bereich Aussparungen aufweist, daß auch im
flexiblen Bereich keine flexible Einzellage zwischen der starren
Einzellage und der Kupferfolie vorgesehen ist, und daß die Isolationsschicht
ein auf die Kupferfolie aufgebrachter Kunststofflack ist.
-
Bei
der erfindungsgemäßen Leiterplatte
wird vollständig
auf eine flexible Einzellage, insbesondere eine Polyimidfolie, als
Träger
für die
Kupferfolie verzichtet. Polyimidfolien haben den Nachteil, daß sie Feuchtigkeit
aufnehmen, so daß beim
Herstellen der Leiterplatten sowie beim Bestücken der Leiterplatten häufig mehrere,
zeitaufwendige Trocknungsvorgänge
notwendig sind, um eine Beschädigung
der Leiterplatte durch Delaminieren der verkleb ten Bereiche oder
Abplatzen von Leiterbahnen in einem späteren Arbeitsschritt zu verhindern.
Wird vollständig
auf eine Polyimidfolie verzichtet, so können dann die ansonsten notwendigen
Trocknungsvorgänge
entfallen.
-
Befindet
sich im starren Bereich der Leiterplatte keine Polyimidfolie, so
hat dies darüber
hinaus den Vorteil, daß auf
eine Sonderbehandlung, beispielsweise mittels Plasmareinigung, der
Bohrungen in der Leiterplatte, die zum Verbinden der einzelnen Ebenen
einer mehrlagigen Leiterplatte metallisiert werden, verzichtet werden
kann.
-
Bei
der erfindungsgemäßen Leiterplatte
ist im flexiblen Bereich auf der Innenseite der Kupferfolie eine
Isolationsschicht unmittelbar auf der Kupferfolie aufgebracht, wobei
die Isolationsschicht ein auf die Kupferfolie aufgebrachter Kunststofflack
ist. Die Isolationsschicht muß zum
einen die Isolation der Kupferfolie nach außen bzw. von einzelnen Leiterbahnen untereinander
gewährleisten,
zum anderen eine ausreichende Biegbarkeit aufweisen, so daß die Flexibilität des flexiblen
Bereichs der Leiterplatte durch die Isolationsfolie nicht wesentlich
beeinträchtigt
wird. Schließlich
muß die
Isolationsfolie noch so beschaffen sein, daß sie unmittelbar auf der Kupferfolie
haftet. Besonders einfach kann die Isolationsschicht dabei durch
einen flexiblen Lack, insbesondere einen Lötstopplack, realisiert sein.
Derartige Lacke sind sehr kostengünstig, nehmen so gut wie keine
Feuchtigkeit auf, so daß die
Trocknungsvorgänge
entfallen können,
und lassen sich darüber
hinaus mit einer Vielzahl von bekannten Verfahren sehr schnell und einfach
an der gewünschten
Position auf die Kupferfolie auftragen.
-
Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Leiterplatte ist zumindest
im flexiblen Bereich eine weitere Isolationsschicht auf der Außenseite
der Kupferfolie aufgebracht. Ebenso kann die Isolationsschicht auch
auf der gesamten Außenfläche der
Kupferschicht aufgetragen werden. Hierbei kann als Isolationsschicht
wiederum beispielsweise ein flexibler Lötstopplack verwendet werden.
Durch diese zweite Isolationsschicht auf der Außenseite der Kupferfolie wird
das in der Kupferfolie durch Ätzen
hergestellte Leiterbild geschützt
und insbesondere im flexiblen Bereich mechanisch stabilisiert. Anstelle
eines Lötstopplackes
kann hier auch eine andere bekannte Deckfolie verwendet werden.
-
Die
erfindungsgemäße Leiterplatte
eignet sich nicht nur zur Herstellung von zweilagigen starr-flexiblen
Leiterplatten, sondern auch zur Herstellung von sogenannten Multilayer-Leiterplatten, die
eine Vielzahl von Lagen mit zumeist einem Leiterbilder in jeder
Lage aufweisen. Daher betrifft die Erfindung auch eine Multilayer-Leiterplatte
mit mindestens einem starren Bereich und mindestens einem flexiblen
Bereich, bestehend aus mindestens einer zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Leiterplatte,
wobei mehrere ein- oder beidseitig kupferkaschierte oder mit Leiterbahnen
versehene starre Einzellagen und/oder mehrere im flexiblen Bereich
mit einer Isolationsschicht versehene Kupferfolien vorgesehen sind
und wobei die starren Einzellagen untereinander und/oder die Kupferfolien
untereinander und/oder die starren Einzellagen und die Kupferfolien miteinander
mittels eines Klebemediums miteinander verklebt sind.
-
Bei
dem eingangs beschriebenen Verfahren zur Herstellung von starrflexiblen
Leiterplatten ist die zuvor genannte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zunächst auf
einer Seite der Kupferfolie im flexiblen Bereich eine nicht ausgehärtete Isolationsschicht
aufgebracht wird, daß die
Isolationsschicht so weit ausgehärtet
wird, daß die
freie Oberfläche
ihre Klebefähigkeit
verliert, daß danach
die so vorbehandelte Kupferfolie mittels des Klebemediums mit der
starren Einzellage verklebt wird, wobei die Seite der Kupferfolie
mit der Isolationsschicht der starren Einzellage zugewandt ist,
und daß anschließend im
flexiblen Bereich der Leiterplatte ein Teilstück der starren Einzellage entfernt
wird. Dadurch, daß die
Isolationsschicht nach dem Auftragen auf die Kupferfolie teilgehärtet wird,
wodurch die freie Oberfläche
der Isolationsschicht ihre Klebefähigkeit verliert, ist sichergestellt,
daß das
zu entfernende Teilstück
der starren Einzellage nicht an der Isolationsschicht anhaftet,
wodurch das anschließende
Entfernen des Teilstücks
erschwert oder ganz verhindert würde.
-
Bei
diesem Verfahren weist die fertige Leiterplatte im flexiblen Bereich
lediglich die Kupferfolie auf, die innenseitig von einer Isolationsschicht
abgedeckt ist. Dabei wird zunächst
die Isolationsschicht vor dem Verkleben und Verpressen der Leiterplatte auf
der Kupferfolie aufgebracht. Gemäß einem
alternativen Verfahren kann zunächst
die Leiterplatte verklebt und verpreßt werden, sodann im flexiblen
Bereich ein Teilstück
der starren Leiterplatte entfernt und erst dann der nun zugängliche
Bereich der Kupferfolie mit der Isolationsschicht versehen werden.
-
Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Isolationsschicht,
bei der es sich beispielsweise um einen flexiblen Lötstopplack
handeln kann, auf die Kupferfolie gesprüht, gerollt oder gedruckt.
All diese Techniken zum Ausbringen der Isolationsschicht auf die Kupferfolie
sind einfach und kostengünstig
durchzuführen,
wobei durch Verwendung entsprechender Schablonen die Isolationsschicht
genau an einer vorgegebenen Position auf die Kupferfolie aufgebracht werden
kann. Darüber
hinaus können
mit diesen Methoden gleichzeitig eine Mehrzahl von Isolationsschichten
auf eine großflächige Kupferfolie
aufgebracht werden, so daß in
einem Verfahrensschritt die Kupferfolie für einen kompletten Nutzen,
d. h. für
eine Mehrzahl von Leiterplatten, präpariert werden kann.
-
Im
einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Leiterplatte bzw.
das erfindungemäße Verfahren
auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird verweisen einerseits auf
die den Patentansprüchen
1 und 6 nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die nachfolgende
Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles in Verbindung
mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen
-
1 eine
schematische Schnittdarstellung einer aus dem Stand der Technik
bekannten starr-flexiblen Leiterplatte und
-
2 eine
schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen starr-flexiblen
Leiterplatte.
-
Die 1 und 2 zeigen
eine Schnittdarstellung durch eine bekannte Leiterplatte 1 (1) und
durch eine erfindungsgemäße Leiterplatte 1 (2).
Die in den Figuren nur schematisch und noch nicht verklebt und verpreßt dargestellte
Leiterplatte 1 soll im fertig montierten Zustand zwei starre Bereiche 2 und
einen, die beiden starren Bereiche 2 miteinander verbindenden,
flexiblen Bereich 3 aufweisen. Zur Erzielung dieses flexiblen
Bereichs 3 wird nach dem Verpressen der Leiterplatte 1 aus
der starren Einzellage 4 ein Teilstück 5 her ausgefräst. Hierzu
sind in der starren Einzellage 4 auf der Innenseite bereits
zwei Vornuten 6 ausgebildet.
-
Neben
der starren Einzellage 4, die im dargestellten Ausführungsbeispiel
einseitig kupferkaschiert ist, weist sowohl die bekannte Leiterplatte 1 als
auch die erfindungsgemäße Leiterplatte 1 ein
Klebemedium 7 und eine Kupferfolie 8 auf. Das
Klebemedium 7, das zumeist von einem Prepreg gebildet wird,
weist im flexiblen Bereich 3 eine Aussparung auf, so daß es nicht
zu einem Verkleben des Teilstücks 5 mit
dem Klebemedium 7 kommt.
-
Bei
der bekannten Leiterplatte 1 gemäß 1 ist darüber hinaus
noch eine flexible Einzellage 9 vorgesehen, die als Träger für die Kupferfolie 8 dient
und mittels des Klebemediums 7 mit der starren Einzellage 4 verklebt
und verpreßt
wird. Diese flexible Einzellage 9 besteht zumeist aus einer
relativ teuren Polyimidfolie, die sich einerseits zwar als Träger der
Kupferfolie 8 bei Millionen von starr-flexiblen Leiterplatten 1 bewährt hat,
die andererseits je doch zusätzlich
zu dem im Vergleich zur starren Einzellage 4 hohen Preis
noch weitere Nachteile aufweist. Aufgrund der Tatsache, daß die Polyimidfolie
Feuchtigkeit aufnimmt, sind sowohl beim Herstellen der Leiterplatte 1 als
auch beim späteren
Bestücken
häufig mehrere
Trocknungsvorgänge
erforderlich, um Schäden
an der Leiterplatte 1, insbesondere an den Leiterbildern,
durch das Verdampfen der aufgenommenen Flüssigkeit zu verhindern. Darüber hinaus
verursacht die Verwendung einer Polyimidfolie als flexible Einzellage 9 auch
im starren Bereich 2 der Leiterplatte 1 einen
erhöhten
Aufwand bei der Reinigung der in die Leiterplatte 1 eingebrachten
Bohrungen 10. Die Bohrungen 10 dienen dazu, die
einzelnen Leiterbilder in den verschiedenen Ebenen der Leiterplatte 1 miteinander
zu verbinden. Aus diesem Grunde werden die Bohrungen 10 metallisiert,
wofür jedoch
vorher eine besondere Reinigung der Bohrungen 10 erforderlich
ist, die beim Durchbohren einer Polyimidfolie zumeist einer Sonderbehandlung
in Form einer Plasmareinigung erfordert.
-
Bei
der in 2 dargestellten erfindungsgemäßen Leiterplatte ist dagegen
auf eine flexible Einzellage 9, insbesondere eine Polyimidfolie,
ganz verzichtet worden. Die Kupferfolie 8 wird direkt mittels des
Klebemediums 7 auf der starren Einzellage 4 befestigt.
Zur Verhinderung von unzulässigen
elektrischen Kontakten der Kupferfolie 8 mit anderen Bauteilen
oder von Kurzschlüssen
zwischen einzelnen auf der Kupferfolie 8 ausgebildeten
Leiterbahnen ist auf der Innenseite, d. h. auf der der starren Einzellage 4 zugewandten
Seite, der Kupferfolie 8 eine dünne Isolationsschicht 11 aufgebracht.
Zur Sicherstellung einer ausreichenden Isolation überragt
die Isolationsschicht 11 geringfügig die Fläche des herauszufräsenden Teilstücks 5 der
starren Einzellage 4.
-
Bei
einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Leiterplatte 1 bzw.
des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Herstellung einer starr-flexiblen Leiterplatte 1 wird
die Isolationsschicht 11 vor dem Verkleben und Verpressen
der Leiterplatte 1 auf die Kupferfolie 8 aufgebracht.
Hierzu kann beispielsweise besonders einfach ein flexibler Kunststofflack, insbesondere
ein flexibler Lötstopplack,
auf die entsprechende Stelle auf der Kupferfolie 8 aufgesprüht oder
aufgedruckt werden. Mit Hilfe derartigen Methoden wie Sprühen, Drucken
oder Rollen läßt sich
die Isolationsschicht 11 sehr einfach, schnell und positionsgenau
auf die gewünschten
Stellen einer Kupferfolie 8 auftragen. Dabei können gleichzeitig
eine Vielzahl von Isolationsschichten 11 auf eine Kupferfolie 8 einer
entsprechenden Größe aufgebracht
werden, so daß in
einem Verfahrensschritt eine Kupferfolie 8 für mehrere
Leitplatten 1 vorbereitet werden kann.
-
Gemäß einem
alternativen – hier
jedoch nicht dargestellten – Verfahren
zur Herstellung einer erfindungsgemäßen starr-flexiblen Leiterplatte 1 ist es
auch möglich,
die Isolationsschicht 11 erst nach dem Verkleben und Verpressen
der Leiterplatte 1 auf die Innenseite der Kupferfolie 8 aufzutragen.
Bei diesem Verfahren wird dann vor dem Auftragen der Isolationsschicht 11 zunächst das
Teilstück 5 aus
der starren Einzellage 4 entfernt, so daß die Innenseite der
Kupferfolie 8 im flexiblen Bereich 3 der Leiterplatte 1 zugänglich wird.
Grundsätzlich
ist es daneben auch möglich,
auf die Verwendung einer Isolationsschicht 11 gänzlich zu
verzichten, wenn die Gefahr von unerlaubten elektrischen Kontakten
oder Kurzschlüssen
auf andere Art und Weise, beispielsweise durch ein Vergießen einer
in ein Gehäuse
eingesetzten Leiterplatte 1, ausgeschlossen wird.
-
Die
erfindungsgemäße Leiterplatte 1 weist darüber hinaus
noch eine weitere Isolationsschicht 12 auf, die nach dem
Verkleben und Verpressen der Kupferfolie 8 mit der starren
Einzellage 4 auf die Außenseite der dann bereits strukturierten
Kupferfolie 8 aufgebracht wird. Bei der erfindungsgemäßen Leiterplatte 1 gemäß 2 weist
auch diese Isolationsschicht 12 – im Unterschied zur bekannten
Leiterplatte 1 gemäß 1 – keine
Polyimidfolie als partielle Deckfolie 13 auf. Die Isolationsschicht 12 kann
wiederum aus einem flexiblen Lötstopplack
gebildet werden, der entweder nur partiell im flexiblen Bereich 3 der
Leiterplatte 1 oder – mit
Ausnahme der Bohrungen 10 – ganzflächig auf die Kupferfolie 8 aufgesprüht wird.
-
Die
in 2 dargestellte erfindungsgemäße Leiterplatte 1 zeichnet
sich somit durch eine besonders einfache, schnelle und kostengünstige Herstellung
aus. Zunächst
erfolgt bereits eine Kosteneinsparung dadurch, daß auf eine
relativ teure Polyimidfolie gänzlich
verzichtet wird. Darüber
hinaus ist das Auftragen der beispielsweise aus Lötstopplack
bestehenden Isolationsschichten 11 und 12 im Sprüh- oder Druckverfahren
sehr einfach, präzise
und schnell möglich.
-
Aufgrund
des unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der starren Einzellage 4 und
der im Stand der Technik verwendeten Polyimidfolie kommt es bei
den im Stand der Technik verwendeten Leiterplatten 1 bei
auftretenden Temperaturschwankungen häufig zu einer unerwünschten
Durchbiegung der Leiterplatte 1 sowie zu einer unterschiedlichen
Dickenausdehnung der Leiterplatte 1 zwischen den starren
Bereichen 2 und dem flexiblen Bereich 3, was zu
Rissen in den Leiterbahnen oder in den metallisierten Bohrungen 10 führen kann.
Bei der erfindungsgemäßen Leiterplatte
kann dagegen das Material der Isolationsschicht 11, 12 so
gewählt
werden, daß die
Leiterplatte 1 im wesentlichen aus Materialien mit ähnlichem
Ausdehnungskoeffizienten besteht. Daraus ergibt sich als weiterer
Vorteil ein homogeneres Ausdehnungsverhalten der Leiterplatte 1,
so daß die
Leiterplatte 1 bei Wärmeeinwirkung
nur minimale, zulässige
Verwindungen und Wölbungen aufweist.
Dadurch ist die erfindungsgemäße Leiterplatte 1 beispielsweise
im Automotivbereich, in dem häufig
große
Temperaturschwankungen auftreten, besonders gut einsetzbar.